第14章船舶同步發(fā)電機電壓及無功功率自動調整

1、船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室第第1414章章 船舶同步發(fā)電機電壓及無功功率自動調整船舶同步發(fā)電機電壓及無功功率自動調整14.1 14.1 自動電壓調整的基礎知識自動電壓調整的基礎知識14.2 14.2 不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng) 14.3 14.3 晶閘管自勵恒壓勵磁系統(tǒng)晶閘管自勵恒壓勵磁系統(tǒng) 14.4 14.4 可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng) 14.5 14.5 無刷發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無刷發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 14.6 14.6 并聯(lián)運行發(fā)電機組間無功功率分配并聯(lián)運行發(fā)電機組間無功功

2、率分配 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室本章主要介紹船舶同步發(fā)電機的自動調本章主要介紹船舶同步發(fā)電機的自動調壓、調頻、以及有功功率和無功功率的壓、調頻、以及有功功率和無功功率的調節(jié)方法。調節(jié)方法。內內 容容 簡簡 介介船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.1 14.1 自動電壓調整的基礎知識自動電壓調整的基礎知識14.1.1 自勵恒壓裝置的作用自勵恒壓裝置的作用 自勵起壓自勵起壓 維護電力系統(tǒng)電壓基本恒定維護電力系統(tǒng)電壓基本恒定 合理穩(wěn)定地分配并聯(lián)運行發(fā)電機間無功功率

3、合理穩(wěn)定地分配并聯(lián)運行發(fā)電機間無功功率 強行勵磁強行勵磁 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.1.2 自勵恒壓裝置的基本要求自勵恒壓裝置的基本要求 1）自動電壓調整器的靜態(tài)和動態(tài)特性）自動電壓調整器的靜態(tài)和動態(tài)特性 （1） 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 對靜態(tài)電壓調整的要求對靜態(tài)電壓調整的要求 %100%minmaxeeUUUUU）（或Ue：發(fā)電機的額定電壓：發(fā)電機的額定電壓(V)Umax：發(fā)電機在規(guī)定的負荷變化范圍內端電壓的穩(wěn)態(tài)最大值發(fā)電機在規(guī)定的負荷變化范圍內端電壓的穩(wěn)態(tài)最大值Umin：發(fā)電機在規(guī)定的負荷變化范圍內端電壓的穩(wěn)態(tài)最小值：發(fā)

4、電機在規(guī)定的負荷變化范圍內端電壓的穩(wěn)態(tài)最小值 umaxuminueu船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室鋼質海船建造及入級規(guī)范鋼質海船建造及入級規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：發(fā)電機發(fā)電機 從空載至滿載，功率因數(shù)保持為從空載至滿載，功率因數(shù)保持為額定值額定值, ,主發(fā)電機的靜態(tài)電壓變化率應在主發(fā)電機的靜態(tài)電壓變化率應在 2.5%2.5% 以內以內, ,應急發(fā)電機的靜態(tài)電壓變化應急發(fā)電機的靜態(tài)電壓變化率應在率應在 3.5%3.5% 以內。以內。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（2） 動態(tài)特

5、性動態(tài)特性 對動態(tài)電壓調整的要求對動態(tài)電壓調整的要求 %100%.min.maxeesssUUUUU）（或U Umax.smax.s：發(fā)電機突加負荷或突減負荷時的最高電壓值：發(fā)電機突加負荷或突減負荷時的最高電壓值U Umin.smin.s：發(fā)電機突加負荷或突減負荷時的最低電壓值：發(fā)電機突加負荷或突減負荷時的最低電壓值t th h : : 電壓恢復時間電壓恢復時間( (調整時間調整時間) )max.su船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室鋼質海船建造及入級規(guī)范鋼質海船建造及入級規(guī)范規(guī)定：規(guī)定：發(fā)電機突加或突減發(fā)電機突加或突減5050額定

6、電流及功率因數(shù)額定電流及功率因數(shù)不超過不超過0.4 (0.4 (滯后滯后) )的對稱負荷時發(fā)電機的動的對稱負荷時發(fā)電機的動態(tài)電壓變化率應在態(tài)電壓變化率應在1515以內電壓恢復時間以內電壓恢復時間不超過不超過1.5s1.5s。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室當電壓突然下降很大時，要求自動調壓裝置能當電壓突然下降很大時，要求自動調壓裝置能迅速把勵磁電流升高至超過額定狀態(tài)的最大值，即迅速把勵磁電流升高至超過額定狀態(tài)的最大值，即有足夠的強行勵磁能力，以提高電壓的上升速度。有足夠的強行勵磁能力，以提高電壓的上升速度。強行勵磁能力，通常用強

7、行勵磁倍數(shù)和發(fā)電機強行勵磁能力，通常用強行勵磁倍數(shù)和發(fā)電機電壓上升速度來描述。電壓上升速度來描述。2 2）強行勵磁）強行勵磁LPPLEUKUKP：強勵倍數(shù)，：強勵倍數(shù)，ULP：強勵時最高勵磁電壓：強勵時最高勵磁電壓ULE：發(fā)電機額定電壓下勵磁電壓：發(fā)電機額定電壓下勵磁電壓K KP P一般為一般為2 2左右，有時會更高。實船中，勵磁電壓達左右，有時會更高。實船中，勵磁電壓達到到95%95%頂峰電壓的時間為頂峰電壓的時間為0.1-0.5S0.1-0.5S。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室鋼質海船建造及入級規(guī)范鋼質海船建造及入級規(guī)范規(guī)定

8、：規(guī)定： 3 3）合理分配發(fā)電機的無功功率）合理分配發(fā)電機的無功功率并聯(lián)運行的交流發(fā)電機組，當負荷在額定功率并聯(lián)運行的交流發(fā)電機組，當負荷在額定功率的的2020100100范圍內變化時，各發(fā)電機實際范圍內變化時，各發(fā)電機實際承擔的無功功率與按發(fā)電機各自的容量比例計承擔的無功功率與按發(fā)電機各自的容量比例計算值之差不應超過下列數(shù)值中的較小者：算值之差不應超過下列數(shù)值中的較小者：（1 1）最大機組額定無功功率的）最大機組額定無功功率的1010 （2 2）最小機組額定無功功率的）最小機組額定無功功率的2525 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教

9、研室4 4）自勵恒壓裝置的分類及調壓原理）自勵恒壓裝置的分類及調壓原理 同步發(fā)電機勵磁恒壓裝置的種類較多，其發(fā)展同步發(fā)電機勵磁恒壓裝置的種類較多，其發(fā)展大致經(jīng)歷了帶直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)、不帶勵大致經(jīng)歷了帶直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)、不帶勵磁機的相復勵恒壓勵磁系統(tǒng)、晶閘管勵磁及具磁機的相復勵恒壓勵磁系統(tǒng)、晶閘管勵磁及具有同軸交流勵磁機的無刷勵磁系統(tǒng)等幾個階段。有同軸交流勵磁機的無刷勵磁系統(tǒng)等幾個階段。 目前同步發(fā)電機采用自勵形式，其直流勵磁電目前同步發(fā)電機采用自勵形式，其直流勵磁電流由自身輸出的交流電經(jīng)過整流后獲得的。流由自身輸出的交流電經(jīng)過整流后獲得的。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件

10、輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室目前主要采用的類型有：目前主要采用的類型有：不可控相復勵自勵恒壓勵磁裝置不可控相復勵自勵恒壓勵磁裝置可控相復勵自勵恒壓勵磁裝置可控相復勵自勵恒壓勵磁裝置晶閘管自勵恒壓勵磁裝置晶閘管自勵恒壓勵磁裝置無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室按照被檢測量，自勵恒壓裝置可分三大類：按照被檢測量，自勵恒壓裝置可分三大類： （1 1）按發(fā)電機電壓偏差）按發(fā)電機電壓偏差U Uf f調節(jié)調節(jié) 由于被檢測量和被調量都是發(fā)電機端電由于被檢測量和被調量都是發(fā)電

11、機端電壓，恒壓裝置與發(fā)電機構成一個閉環(huán)調壓，恒壓裝置與發(fā)電機構成一個閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)特性比較好，靜態(tài)電壓調節(jié)系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)特性比較好，靜態(tài)電壓調整率一般均在土整率一般均在土1 1以內。晶閘管自勵恒以內。晶閘管自勵恒壓裝置屬于這種類型。壓裝置屬于這種類型。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（2 2）按負載電流）按負載電流I If f和功率因數(shù)和功率因數(shù)coscos調節(jié)調節(jié) 如果被測量是發(fā)電機的負荷電流如果被測量是發(fā)電機的負荷電流I If f及功及功率因數(shù)率因數(shù)coscos。再經(jīng)調壓器去調節(jié)勵磁。再經(jīng)調壓器去調節(jié)勵磁電流來穩(wěn)定發(fā)電機電壓

12、。這時被測量和電流來穩(wěn)定發(fā)電機電壓。這時被測量和被調量不同，故構成一個開環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，被調量不同，故構成一個開環(huán)調節(jié)系統(tǒng)，靜態(tài)特性比較差，但動態(tài)特性較好。不靜態(tài)特性比較差，但動態(tài)特性較好。不可控相復勵自勵恒壓裝置屬于這種類型?？煽叵鄰蛣钭詣詈銐貉b置屬于這種類型。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（3 3）按）按I If f和和coscos及及U Uf f調節(jié)調節(jié) 這類復合調節(jié)是將上述兩種調壓方式結這類復合調節(jié)是將上述兩種調壓方式結合在一起，它是在按負載調節(jié)的基礎上合在一起，它是在按負載調節(jié)的基礎上采用自動電壓調節(jié)器（采用自動電壓調節(jié)

13、器（AVRAVR）。靜態(tài)和動）。靜態(tài)和動態(tài)特性都比較好，是一種較理想的勵磁態(tài)特性都比較好，是一種較理想的勵磁調節(jié)裝置。可控相復勵自勵恒壓裝置屬調節(jié)裝置?？煽叵鄰蛣钭詣詈銐貉b置屬于這種類型。于這種類型。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室相復勵自勵恒壓裝置相復勵自勵恒壓裝置具有優(yōu)良的動態(tài)性能，具有優(yōu)良的動態(tài)性能，并能在惡劣的環(huán)境下可靠地工作。并能在惡劣的環(huán)境下可靠地工作。 既反映電流的大小，也能反映電流的相位的線既反映電流的大小，也能反映電流的相位的線路稱為相位復勵線路，簡稱相復勵線路。路稱為相位復勵線路，簡稱相復勵線路。 相復勵裝置

14、調節(jié)特性的規(guī)律是按電流的大小及相復勵裝置調節(jié)特性的規(guī)律是按電流的大小及相位進行補償?shù)?。相位進行補償?shù)?。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室 14.2 不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)不可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)不可控相復勵自勵恒壓裝置。具有結構不可控相復勵自勵恒壓裝置。具有結構簡單，管理方便，價格便宜，動態(tài)特性優(yōu)良，簡單，管理方便，價格便宜，動態(tài)特性優(yōu)良，并能在惡劣的環(huán)境下可靠工作等優(yōu)點。并能在惡劣的環(huán)境下可靠工作等優(yōu)點。 不可控相復勵自勵恒壓裝置不可控相復勵自勵恒壓裝置, 利用發(fā)電機利用發(fā)電機本身的剩磁電壓進行自勵起壓本身的剩磁電壓進行

15、自勵起壓, 根據(jù)負荷電流根據(jù)負荷電流的大小進行復勵及負荷電流與電壓的相位關的大小進行復勵及負荷電流與電壓的相位關系進行相位復勵，以調整勵磁電流，穩(wěn)定發(fā)系進行相位復勵，以調整勵磁電流，穩(wěn)定發(fā)電機端電壓。電機端電壓。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室根據(jù)這兩個分量迭加方式的不同，又可分為：根據(jù)這兩個分量迭加方式的不同，又可分為：電流迭加型、電勢迭加型和電磁迭加型三種形式。電流迭加型、電勢迭加型和電磁迭加型三種形式。 電流迭加電流迭加電勢迭加電勢迭加電磁迭加電磁迭加船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪

16、機學院電氣及自動化教研室14.2.1 14.2.1 不可控相復勵裝置自勵起壓及恒壓的基本原理不可控相復勵裝置自勵起壓及恒壓的基本原理 1) 1) 自勵起壓基本原理自勵起壓基本原理 自勵起壓特性曲線，自勵起壓特性曲線，如圖所示。其中曲線如圖所示。其中曲線1 1為同步發(fā)電機空載為同步發(fā)電機空載特性曲線特性曲線U Ufofof f（I IL L）; ; 曲線曲線2 2為自勵為自勵回路的理想勵磁特性回路的理想勵磁特性曲線曲線I IL Lf f（U Uf f）。）。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室由于磁滯現(xiàn)象，在轉子磁極上留由于磁滯現(xiàn)象，

17、在轉子磁極上留有剩磁。當柴油機拖動發(fā)電機的有剩磁。當柴油機拖動發(fā)電機的轉子轉動后，發(fā)電機定子繞組將轉子轉動后，發(fā)電機定子繞組將產生感生剩磁電壓產生感生剩磁電壓U Us s , U , Us s加在自加在自勵回路上，經(jīng)過整流在發(fā)電機勵勵回路上，經(jīng)過整流在發(fā)電機勵磁繞組中產生勵磁電流磁繞組中產生勵磁電流I IL1L1，I IL1L1在在發(fā)電機定子繞組中感生電壓發(fā)電機定子繞組中感生電壓U UO1O1，U UO1O1通過自勵回路產生通過自勵回路產生I IL2L2，I IL2L2又感又感生更高的電壓生更高的電壓U UO2O2，如此循環(huán)，構，如此循環(huán)，構成正反饋，逐漸提高發(fā)電機空載成正反饋，逐漸提高發(fā)電機

18、空載電壓，最后達穩(wěn)定的交點電壓，最后達穩(wěn)定的交點A A，此時，此時發(fā)電機電壓即為空載電壓發(fā)電機電壓即為空載電壓U Ufofo。 同步發(fā)電機自勵起壓過程：同步發(fā)電機自勵起壓過程：船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室由上述可知，同步發(fā)電機要正常自勵起壓，必由上述可知，同步發(fā)電機要正常自勵起壓，必須滿足三個條件：須滿足三個條件： （1 1）有足夠的剩磁電壓）有足夠的剩磁電壓U Us s，以使自勵回，以使自勵回路導通；路導通；（2 2）適當整定勵磁回路阻抗，使勵磁特）適當整定勵磁回路阻抗，使勵磁特性與空載特性與空載特（3 3）使自勵系統(tǒng)成為正

19、反饋系統(tǒng)，剩磁）使自勵系統(tǒng)成為正反饋系統(tǒng)，剩磁電壓電壓U Us s所產生的勵磁電流的磁化方所產生的勵磁電流的磁化方向與剩磁方向相同。向與剩磁方向相同。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室T TA A為電流互感器為電流互感器: :它反映發(fā)電機負載它反映發(fā)電機負載電流的大小和相位，電流的大小和相位，以進行相復勵調壓；以進行相復勵調壓；14.2.2 14.2.2 電流迭加相復勵自勵恒壓裝置電流迭加相復勵自勵恒壓裝置 1) 原理圖原理圖 L LR R為移相電抗器為移相電抗器: :它將發(fā)電機電壓產生它將發(fā)電機電壓產生的電流移相的電流移相9090

20、，作，作為電壓分量為電壓分量I ILuLu，以，以進行自勵起壓；進行自勵起壓；VDVD為三相橋式硅整流為三相橋式硅整流器器: :它將交流側迭加得到它將交流側迭加得到的勵磁電流的勵磁電流?L L整流成整流成直流勵磁電流直流勵磁電流I IL L 。 勵磁系統(tǒng)中要設置人勵磁系統(tǒng)中要設置人工觸發(fā)起勵線路，利工觸發(fā)起勵線路，利用蓄電池向勵磁系統(tǒng)用蓄電池向勵磁系統(tǒng)提供電壓。提供電壓。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室設電路為三相對稱，電流互感器不飽和。設電路為三相對稱，電流互感器不飽和。電流疊加相復勵單線原理圖電流疊加相復勵單線原理圖2) 等

21、值電路分析等值電路分析 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室電流疊加相復勵等值電路電流疊加相復勵等值電路R RE E: :勵磁回路等值電阻勵磁回路等值電阻K :TK :TA A之變比之變比Z ZL L:L:LR R之阻抗之阻抗 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室LLuLiffLELELIIIUK IZRZRZ移相電抗器移相電抗器 Z ZL L 的電抗值的電抗值 X XL L R RL L（L LR R的電阻值）的電阻值）, , X XL L R RE E, , 忽略忽略 R

22、 RL L和和 R RE E fLfLLfLfLiLuLIKjXUjXjXIKjXUIII船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室電壓分量電壓分量ILuLu ：在數(shù)值上在數(shù)值上I ILuLu = U = Uf f/X/XL L，相位上滯后于電壓，相位上滯后于電壓9090 角，角，是勵磁電流的基本分量，由它來決定發(fā)電機的輸出電是勵磁電流的基本分量，由它來決定發(fā)電機的輸出電壓的大小壓的大小。電流分量電流分量ILiLi ：滯后于電壓的角度即為功率因數(shù)角滯后于電壓的角度即為功率因數(shù)角 。是用來產。是用來產生電流補償和相位補償?shù)纳娏餮a償和相位補償

23、的, ,當發(fā)電機的負載發(fā)生變化引當發(fā)電機的負載發(fā)生變化引起電壓變化時起電壓變化時, ,復勵分量起著自動調節(jié)電壓的作用。復勵分量起著自動調節(jié)電壓的作用。發(fā)電機勵磁電流發(fā)電機勵磁電流IL L是由發(fā)電機端電壓經(jīng)移相電抗是由發(fā)電機端電壓經(jīng)移相電抗器提供的電壓分量器提供的電壓分量ILuLu與由電流互感器提供的電流與由電流互感器提供的電流分量分量ILiLi所組成。所組成。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.2.3 14.2.3 電磁疊加的相復勵

24、自勵恒壓裝置電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置 TE為三繞組相復勵變壓器，為三繞組相復勵變壓器，其原邊有一個電壓繞組其原邊有一個電壓繞組N1, 它與線性電抗器它與線性電抗器LR串聯(lián)后串聯(lián)后, 接到發(fā)電機端電壓接到發(fā)電機端電壓, 構成構成自勵回路。自勵回路。它引入電壓分量并與它引入電壓分量并與N3配配合實現(xiàn)相復勵。合實現(xiàn)相復勵。N3稱為電稱為電流繞組流繞組, 串接在發(fā)電機主串接在發(fā)電機主回路中回路中, 采樣的是發(fā)電機采樣的是發(fā)電機負載電流負載電流If ，與，與N2構成復構成復勵回路。勵回路。N2是輸出繞是輸出繞組組,它外接于它外接于三相橋式硅三相橋式硅整流器整流器VD。R、C阻容元件阻容元件用作整流元

25、件用作整流元件的過壓保護。的過壓保護。CQ是三相諧振起勵電是三相諧振起勵電容，以外接三角形方容，以外接三角形方式與式與LR相聯(lián)接，其作相聯(lián)接，其作用是在起壓時與用是在起壓時與LR發(fā)發(fā)生串聯(lián)諧振、幫助起生串聯(lián)諧振、幫助起壓。壓。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.2.3 14.2.3 電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置電磁疊加的相復勵自勵恒壓裝置 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室iuffiuINNINNINININI2321231由上式可知電磁迭加相復勵與電流迭加相復勵由

26、上式可知電磁迭加相復勵與電流迭加相復勵在數(shù)值和相位關系上基本相同，但電磁迭加型在數(shù)值和相位關系上基本相同，但電磁迭加型可通過調整匝數(shù)比獲得更好的相復勵恒壓特性?？赏ㄟ^調整匝數(shù)比獲得更好的相復勵恒壓特性。 相復勵裝置的調試相復勵裝置的調試: : 發(fā)電機空載電壓發(fā)電機空載電壓, , 可通過可通過調節(jié)電壓分量來調整；發(fā)電機帶負載后電壓調節(jié)電壓分量來調整；發(fā)電機帶負載后電壓, , 可通過調節(jié)電流分量來調整。可通過調節(jié)電流分量來調整。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.2.3 14.2.3 電磁疊加帶電壓曲折繞組的相復勵系統(tǒng)電磁疊加帶電

27、壓曲折繞組的相復勵系統(tǒng) 繞組繞組N4稱為電壓曲折繞組。稱為電壓曲折繞組。N4與與N1在同一個三相鐵芯在同一個三相鐵芯柱柱 A, B, C 上上, N1的三相的三相A, B, C 分別與分別與N4的三相的三相 B, C, A 反接串聯(lián)。它的聯(lián)接規(guī)反接串聯(lián)。它的聯(lián)接規(guī)律律, 是是N1總是與滯后相鐵芯總是與滯后相鐵芯柱上的柱上的N4反接串聯(lián)。電壓反接串聯(lián)。電壓曲折繞組曲折繞組N4的作用是的作用是, 進一進一步加強功率因數(shù)變化時的步加強功率因數(shù)變化時的相位補償相位補償, 以提高調壓器的以提高調壓器的靜態(tài)調整特性。靜態(tài)調整特性。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機

28、學院電氣及自動化教研室14.3 14.3 晶閘管自勵恒壓勵磁系統(tǒng)晶閘管自勵恒壓勵磁系統(tǒng) 該勵磁裝置是按發(fā)電機電壓偏差該勵磁裝置是按發(fā)電機電壓偏差U Uf f來進行自動調壓來進行自動調壓。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室該勵磁系統(tǒng)在發(fā)電機自勵建壓過程中具該勵磁系統(tǒng)在發(fā)電機自勵建壓過程中具有有正反饋特性正反饋特性, , 在發(fā)電機恒壓過程中在發(fā)電機恒壓過程中, , 具有具有負負反饋特性反饋特性。 晶閘管自勵恒壓裝置原理主要由三大環(huán)晶閘管自勵恒壓裝置原理主要由三大環(huán)節(jié)組成節(jié)組成: :(1) (1) 測量移相比較環(huán)節(jié)測量移相比較環(huán)節(jié)(2)

29、 (2) 觸發(fā)控制環(huán)節(jié)觸發(fā)控制環(huán)節(jié)(3) (3) 勵磁主回路勵磁主回路船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.3.1 14.3.1 測量比較環(huán)節(jié)測量比較環(huán)節(jié) 測量比較環(huán)節(jié)測量比較環(huán)節(jié)中包括測量濾中包括測量濾波及比較兩個波及比較兩個回路回路 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(a)直流測量電橋比較電路直流測量電橋比較電路(b)雙穩(wěn)壓管橋式比較電路及特性雙穩(wěn)壓管橋式比較電路及特性 當當U UDWDWUUf fDCDC2U2UDWDW時時 當當0U0Uf fDCDCUUW W

30、時時 U UK KU Uf fDCDC U UK K UDWDW(Uf fDCDC UDWDW )2U2UDWDWU Uf fDCDC U UK K與與Uf fDCDC成正比，成正比，勵磁勵磁系統(tǒng)呈正反饋特性。系統(tǒng)呈正反饋特性。U UK K與與U Uf fDCDC成反比，成反比，勵磁系統(tǒng)呈勵磁系統(tǒng)呈負反饋特性；具有使發(fā)電機輸負反饋特性；具有使發(fā)電機輸出電壓保持恒定的作用。出電壓保持恒定的作用。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.3.2 14.3.2 移相觸發(fā)環(huán)節(jié)及勵磁主回路移相觸發(fā)環(huán)節(jié)及勵磁主回路 移相觸發(fā)環(huán)節(jié)移相觸發(fā)環(huán)節(jié) 在勵

31、磁調節(jié)裝置中，觸發(fā)器形式多樣，有在勵磁調節(jié)裝置中，觸發(fā)器形式多樣，有單結晶體管觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、三單結晶體管觸發(fā)電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、三極管開關電路和阻塞振蕩器等等。極管開關電路和阻塞振蕩器等等。 勵磁主電路勵磁主電路 單相半波、單相橋式、三相橋式可控整流單相半波、單相橋式、三相橋式可控整流電路等幾種。電路等幾種。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自

32、動化教研室14.4 14.4 可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng)可控相復勵自勵恒壓勵磁系統(tǒng) TYQ TYQ 相復勵調壓裝置；相復勵調壓裝置；YJQ YJQ 電壓校正器；電壓校正器；TA TA 電流繞組；電流繞組；LR LR 移相電抗器；移相電抗器；T TE E 相復勵變壓器；相復勵變壓器；U Uf f 發(fā)電機端電壓；發(fā)電機端電壓；CL CL 整流濾波電路；整流濾波電路；CF CF 移相觸發(fā)電路；移相觸發(fā)電路；VD VD 全波橋式整流電路；全波橋式整流電路；L L 勵磁電路；勵磁電路；船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.1 14.4.

33、1 可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置 可控相復勵自勵恒可控相復勵自勵恒壓裝置，采用在電壓裝置，采用在電磁迭加相復勵裝置磁迭加相復勵裝置的三繞組變壓器中的三繞組變壓器中加一個直流磁化繞加一個直流磁化繞組的方法。組的方法。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.1 14.4.1 可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置可控相復勵變壓器式可控相復勵裝置 當發(fā)電機的電壓偏離給定電當發(fā)電機的電壓偏離給定電壓時，壓時，AVR的輸出電流的輸出電流IT就就有相應的改變，使得可控相有相應的改變，使得可控相復勵變壓器復勵變壓

34、器TE的飽和程度發(fā)的飽和程度發(fā)生變化。在電流繞組生變化。在電流繞組N3和電和電壓繞組壓繞組N1的電流為某一值時，的電流為某一值時，輸出繞組輸出繞組N2所感應出的電流所感應出的電流將作相應的變化。這樣能按將作相應的變化。這樣能按照電壓偏差進一步調整發(fā)電照電壓偏差進一步調整發(fā)電機勵磁電流的大小。機勵磁電流的大小。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.2 14.4.2 可控移相電抗器式可控相復勵裝置可控移相電抗器式可控相復勵裝置 在整流器的交流側并在整流器的交流側并聯(lián)一個三相飽和電抗聯(lián)一個三相飽和電抗器，進行交流側的分器，進行交流

35、側的分流控制。當出現(xiàn)電壓流控制。當出現(xiàn)電壓偏差時，偏差時，AVRAVR的電流的電流I IT T控制飽和電抗器的飽控制飽和電抗器的飽和程度，從而改變分和程度，從而改變分流，以達到調壓的目流，以達到調壓的目的。的。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.3 14.4.3 可控電抗器分流的調壓器可控電抗器分流的調壓器 它在整流器的交流側并它在整流器的交流側并聯(lián)一個三相飽和電抗器，聯(lián)一個三相飽和電抗器，進行交流側的分流控制。進行交流側的分流控制。當出現(xiàn)電壓偏差時，當出現(xiàn)電壓偏差時，AVRAVR的電流控制飽和電抗器的電流控制飽和電抗器的

36、飽和程度，從而改變的飽和程度，從而改變分流，以達到調壓的目分流，以達到調壓的目的。的。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.4 14.4.4 交流側晶閘管分流的調壓器交流側晶閘管分流的調壓器 晶閘管并聯(lián)在相復勵裝置的交晶閘管并聯(lián)在相復勵裝置的交流側實現(xiàn)交流側的分流。當電流側實現(xiàn)交流側的分流。當電壓出現(xiàn)偏差時，壓出現(xiàn)偏差時，AVRAVR輸出與電輸出與電壓偏差相應的觸發(fā)電流壓偏差相應的觸發(fā)電流, , 改變改變晶閘管的導通角進行分流。通晶閘管的導通角進行分流。通常在晶閘管電路中串聯(lián)一適當常在晶閘管電路中串聯(lián)一適當?shù)淖杩梗韵拗凭чl

37、管導通時的阻抗，以限制晶閘管導通時的分流電流的分流電流, ,。與飽和電抗器。與飽和電抗器交流側分流的電路相比交流側分流的電路相比, , 晶閘晶閘管分流是斷續(xù)的管分流是斷續(xù)的, , 而飽和電抗而飽和電抗器交流側分流是連續(xù)的。器交流側分流是連續(xù)的。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.4.5 14.4.5 直流側晶閘管分流的調壓器直流側晶閘管分流的調壓器 它與交流側晶閘管它與交流側晶閘管分流的可控相復勵分流的可控相復勵裝置不同的是晶閘裝置不同的是晶閘管并聯(lián)在直流側，管并聯(lián)在直流側，工作原理大致相同。工作原理大致相同。 船舶電氣設備及

38、系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室可控相復勵自動調壓裝置是帶可控相復勵自動調壓裝置是帶有電壓校正器的相復勵裝置，有電壓校正器的相復勵裝置，它具有調壓精度高，無功功率它具有調壓精度高，無功功率分配均勻，起勵可靠，強勵倍分配均勻，起勵可靠，強勵倍數(shù)高，動態(tài)性能好等特點，因數(shù)高，動態(tài)性能好等特點，因而獲得了廣泛的應用。而獲得了廣泛的應用。 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室14.5 14.5 無刷發(fā)電機勵磁系統(tǒng)無刷發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 主發(fā)電機主發(fā)電機G G和勵磁機和勵磁機LGLG都是三相同步發(fā)電

39、機都是三相同步發(fā)電機 TYQ 相復勵調壓裝置相復勵調壓裝置船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室G:G:主發(fā)電機主發(fā)電機EX:EX:勵磁發(fā)電機勵磁發(fā)電機CT:CT:電流互感器電流互感器X:X:電抗器電抗器F1:F1:第一勵磁繞組第一勵磁繞組F2:F2:第二勵磁繞組（控制繞組）第二勵磁繞組（控制繞組）DCT:DCT:差動電流互感器差動電流互感器CCR:CCR:電阻電阻VR:VR:可調電位器可調電位器RT:RT:電抗器電抗器船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-6-28課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室恒壓原理恒壓原理AVR 框圖基本電路為電流疊加相復勵裝置，基本電路為電流疊加相復勵裝置，其產生的直流勵磁電流其產生的直流勵磁電流供給第一勵磁繞組。供給第一勵磁繞組。AVRAVR根據(jù)電壓偏差的大小和方向輸出根據(jù)電壓偏差的大小和方向輸出的電流流過第二勵磁繞組（控制繞組），以實現(xiàn)發(fā)電機電的電流流過